【奖项】国家科技进步奖二等奖

        

        【项目名称】油藏保护性可持续开发的微生物采油调控技术及工业化应用

        

        【主要完成人】牟伯中李阳董范等

        

        【完成单位】华东理工大学、中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司、中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司

        

【成果探秘】

        

        如果地下的石油太粘稠，不能畅快地流出来，那就派石油烃降解菌，去把它们变成小分子的“稀”石油；如果储存石油的石头缝有大有小，那就派聚合物产生菌到地下去生产大分子聚合物，把那些小缝堵上，让石油从大石头缝里流出来；如果石油都黏在石头的表面，那就派表面活性剂菌下去，它们能够生产出和洗洁精相同效用的表面活性剂，把石油从石头上“洗”下来……虽然这听起来像是科幻故事，但是华东理工大学应用化学研究所所长牟伯中教授就是发现了地下石油的生物菌群合作工作的奥秘，并且找到让它们合作采油的方法。

        

        其实在所有的地下油田，都生活着有数千万年甚至上亿年历史的细菌，它们以石油为食，产生具有不同功效的代谢物。但是因为它们只能够存活在地下高压、高温的黑暗无氧世界中，因此一旦随着石油被开采出来，就会因为不适应环境而无法存活。

        

        我们所熟知的胜利油田、大庆油田等都位于陆地，它们的共同特点是“藏”在地下1000米到4000米的石头缝里。通常画面中钻井时石油喷出地面的场景，只能在钻井初期采到5%到10%的油。随后得日夜不停地往油田里注水，才能使地下油田再流出25%的油。通过这种方式，每流出100吨水才能分离出几吨油。中国的陆地油田早已进入了注水开发的后期，平均含水量超过85%。现在，很多油田都必须用化学制剂来采油，但即便是全国的化工厂都开足马力生产，也无法满足采油所用化学制剂的需求，更不用提化学制剂采油给环境带来的污染，以及化学制剂采油在一些地理条件下根本无法使用的现实。

        

        从1994年开始，牟伯中教授开始研究地下油田的细菌。他发现，这些古老的细菌代谢产物的成分，往往就是化学采油所使用的化学制剂成分，由于它们是由地下石油本身所含有的细菌生产，因此不会污染地下油田的品质，也比较容易被环境所接纳，更不会对环境产生破坏作用。

        

        牟伯中教授经过10多年研究，确定了这些地下油田的细菌品种以及功能，并且找到了培养这些菌种的方式。在中石油集团和中石化集团的联合支持下，目前已经在大庆油田设立了占地50亩的菌种生产基地。新生产出来的菌种将根据不同需求，被派遣到各个油田去执行任务——只需在水中加入相应的营养液，然后注入地下，油田就会变成一个天然的“生物反应器”。而石油采出后，分离出的水还能重新注入地下，循环利用。

        

【智慧点】

        

        这一技术已应用于中石油华北油田和中石化胜利油田等9个油田。一些油田在应用这一技术前，油井产出液的含水率已达99%，含油1%，基本被定义为废井，应用后含水率降至97%。近3年来累计增油16万吨，产生利润超过2.2亿元。

        

        我国适合于微生物采油技术的地址储量约110亿吨，应用该技术后可增加可采储量近5亿吨。最关键的是，这一技术不会对环境和油田产生破坏作用。



全国石油年产达2亿吨水平，仍供不应求，大量依赖进口，而实际上目前有三分之二的石油残留地下难以开采。华东理工大学牵头，联合两大石油石化企业，历经10多年自主攻关，终于在注水驱油、化学驱油之外，掌握了天然性质的微生物采油法，实现了油藏保护性可持续开发。相关项目日前荣获2010年度国家科技进步二等奖。



        华东理工应用化学研究所所长牟伯中教授介绍，目前我国油田平均采收率不到35％，一般而言，油井在经历初期井喷后，就归于“平静”，此时绝大部分石油仍深藏在地下数千米范围内，尤其是藏身于无数裂缝、孔隙中。通常，开发者向地下不停注水，以水流“洗油”，抽取“水油混合液”。但这样一来，众多数千万吨级的油田，含水率已高达90％，也就是说，每采100吨“混合液”，90吨都是水，只有10吨是油。此外，油田还常用大量化学制剂来驱油，由此伴生了环境污染的可能性。



        科研人员师法自然，在大地深处找到了“食油”微生物来帮忙。这些菌类以石油中的物质为食，但也必须生活于水中。于是，它们会本能地产生表面活性剂，“这就有点像洗碗用的洗洁精，可以把碗上的油污都洗下来”。牟伯中团队就充分发挥出这类微生物对石油的洗脱作用，将它们人工富集，加以“扶壮”培养。同时，他们还利用各种不同菌种——有的会分泌有机溶剂，将大分子降解为小分子，增加其流动性；有的会代谢出生物气，增加地下出油压力，提高驱油效率。



        华东理工与中石化胜利油田、中石油华北油田产学研合作，在试验田里调控这些微生物群落，并加入碳、氮、磷、钾等生命元素，为它们“补营养”，从而使油田成为自然界中的生物反应器，形成良性发展的石油菌群生态系统。结果，这些有益菌“无孔不入”，进入水体也无法进入的细微缝隙中，将其间藏纳的石油“洗”得干干净净。经测算，此举可使油田的持续增油时间延长7年以上。更重要的是，这套微生物调控技术不破坏油藏，还能循环使用，再次注入。



        据悉，这项自主知识产权技术已申请专利13项，现应用于国内9个油田，甚至一些被宣告为  “废井”的油田也借此实现增油增产。牟伯中表示，我国适合于微生物采油技术的石油地质储量约110亿吨，这一储量占全国一半，预计全部应用该技术后可采储量有望增加近5亿吨，让大批处于开发中后期的中老油田焕发“第二春”。